关于 ansys中的单位问
题
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ansys中没有单位的概念,只要统一就行了。所以,很多人在使用时,不知道该统一用什么单
位,用错单位造成
分析
定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析
结果严重失真!
今综合相关资料,整理如下:
一、在 ansys经典中,的确没有单位区别,关键要看你的模型以什么样的单位去建,当然,
对应的材料属性(杨氏模量,密度等)也要以你所建模型的单位去对应,着重需要注意的是
在把模型由 cad软件导入 ansys中时,注意单位的对应就可以,当然一般在 cad模型中的
单位是mm制,那么导入 ansys后也应该采用mm制,也就是mpa类型!
二、打开 ansys,运行/units,si,就把单位设置成国际制单位了!!即长度:m ;力:n ;
时间:s ;温度:k ;压强/压力:Pa ;面积:m2 ;质量:kg ,确保了分析结果不失真,
且易于读懂结果数据。
三、ANSYS中不存在单位制,所有的单位是自己统一的。一般先确定几个物理量的单位(做
过振动台试验的朋友一定会知道),然后导出其它的物理量的单位。
静力问题的基本物理量是:
长度,力,质量
比如你长度用m,力用 KN,而质量用 g
那么应力的单位就是 KN/m*m,而不是 N/m*m。
动力问题有些复杂,基本物理量是:
长度,力,质量,时间
比如长度用mm,力用 N,质量用 Kg,而时间用 s
以上单位就错了,因为由牛顿定律:
F=ma
所以均按
标准
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单位时:
N=kg*m/(s*s)
所以若长度为mm,质量为 Kg,时间用 s则有
N*e-3=kg*mm/(s*s)
所以,正确的基本单位组合应该是:
mN(毫牛,即 N*e-3), mm, Kg, s
所以,如果你要让 ANSYS的单位为国际单位制,你在输入物理量之前,先
将所有的物理量转换为国际单位制,如:
原先你的图纸上均为毫米,比如一个矩形截面
尺寸
手机海报尺寸公章尺寸朋友圈海报尺寸停车场尺寸印章尺寸
是 400mm*500mm,
那么,你在建模之前先转化为 0.4m*0.5m
然后输入的长度为 0.4和 0.5,ANSYS只知道你输入的是 0.4和 0.5,它不知道
你的单位是什么。
附上一句:ANSYS中有一个只能从命令行输入的命令:/UNITS, 它的作用仅
仅是标记作用,让用户有个地方做标记,它没有任何单位转换的功能。
不要被他迷惑。英文原文如下:
The units label and conversion factors on this command are for user convenienc
e only and have no effect on the analysis or data. That is, /UNITS will not co
nvert database items from one system to another (e.g., from British to SI, etc
四、在 ANSYS中没有规定单位,它值进行代数值的运算,需要用户自己去定义自己的单位
制,很多初学者对于单位的问题很不解。在使用的时候只需要记住一点就可以了:使用统一
的单位制。
由于处理实际问题时分析问题的需要或者个人习惯不同,不同人对不同物理量的单位有不同
选择。例如对于长度单位,机械设计人员喜欢使用mm,而
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
设计人员经常使用m。再如
力的单位,国际单位为 N,但是在很多地方使用 kN作为力的单位。选用什么单位并无对错
之分,只需推算出其他物理量的对应单位即可。下面举个例子进行说明:
一个实体模型质量为 1kg,长度为 4X10-3m,弹性模量为 2.1X1011Pa,时间为 7s。这几
个量的单位都是国际单位,但是物理量之间的数量级差别很大,容易引起计算收敛困难或计
算误差太大。将质量和长度单位改变一下,变成非国际单位制,质量为 1X10-3t,长度为
4mm,时间为 7s。这时候弹性模量为 2.1X106MPa了,那么物理量之间的数量级差别就小
了。但同时需注意的是,很多其他物理量的单位也不再是国际单位制了,比如速度单位由
m/s变为mm/s。
由上面的分析可知,可按下面的方法选用单位制:
1、所有的单位都统一使用国际单位制,那么计算的所有结果也为国际单位制。
2、使用非国际单位制,需要先确定几个基本物理量的单位,然后根据基本物理量推导出其
它物理量的单位。
基本物理量及其量纲:
质量m;
长度 L;
时间 t;
温度 T。
导出物理量及其量纲:
速度:v=L/t;
加速度:a=L/t2;
面积:A=L2;
体积:V=L3;
密度:ρ=m/L3;
力:f=m·a=m·L/t2;
力矩、能量、热量、焓等:e=f·L=m·L2/t2;
压力、应力、弹性模量等:p=f/A=m/(t2·L);
热流量、功率:ψ=e/t=m·L2/t3;
导热率:k=ψ/(L·T)=m·L/(t3·T);
比热:c=e/(m·T)=L2/(t2·T);
热交换系数:Cv=e/(L2·T·t)=m/(t3·T)
粘性系数:Kv=p·t=m/(t·L);
熵:S=e/T=m·l2/(t2·T);
质量熵、比熵:s=S/m=l2/(t2·T);
量纲的选用原则
选择合适的量纲,需要注意以下原则:
1、确定分析中使用的物理量的数量级大小,避免使用数量级太大或太小的量纲。
2、同一问题中所有物理量的量纲要保持一致,否则计算结果中的某些物理量的量纲就不明
确,容易导致错误的结果。
3、一般情况,为了分析方便,可先选定基本物理量的量纲,再由基本物理量的量纲推导其
它物理量的量纲。当然,也可以先确定部分导出物理量的量纲,然后根据基本物理量与导出
物理量的关系,推导基本物理量的量纲。
下面举两个常用的例子。
1基本物理量采用如下单位制:
质量m–kg;(应该采用 Mg单位才统一,具体可以参考MSC.MARC中的材料库统一单位,
推导)
长度 L–mm;
时间–S;
温度–K(温度 K与 C等价)。
各导出物理量的单位可推导如下,同时还列出了与 kg-m-S单位制或一些常用单位的关系:
速度:v=L/t=mm/S=10-3m/S;
加速度:a=L/t2=mm/S2=10-3m/S2;
面积:A=L2=mm2=10-6m2;
体积:V=L3=mm3=10-9m3;
密度:ρ=m/L3=kg/mm3=10-9kg/m3=10-6g/cm3;
力:f=m·L/t2=kg·mm/S2=10–3kg·m/S2=mN(牛);
力矩、能量、热量、焓等:e=m·L2/t2=kg·mm2/S2=10–6kg·m2/S2=µJ(焦耳);
压力、应力、弹性模量等:p=m/(t2·L)=kg/(S2·mm)=103kg/(S2·m)=kPa(帕);
热流量、功率:ψ=m·L2/t3=kg·mm2/S3=10–6kg·m2/S3=µw(瓦);
导热率:k=m·L/(t3·T)=kg·mm/(S3·K)=10–3kg·m/(S3·K);
比热:c=L2/(t2·T)=mm2/(S2·K)=10–6m2/(S2·K);
热交换系数:Cv=m/(t3·T)=kg/(S3·K);
粘性系数:Kv=m/(t·L)=kg/(S·mm)=103kg/(S·mm);
熵:S=m·L2/(t2·T)=kg·mm2/(S2·K)=10-6kg·m2/(S2·K);
质量熵、比熵:s=L2/(t2·T)=mm2/(S2·K)=10-6m2/(S2·K);
2基本物理量采用如下单位制:
质量m–g;
长度 L–µm(106m);
时间–mS(10–3S);
温度–K(K与 C等价)。
各导出物理量的单位可推导如下,同时还列出了与 kg-m-S单位制或一些常用单位的关系:
速度:v=L/t=µm/mS=10-3m/S;
加速度:a=L/t2=µm/mS2=m/S2;
面积:A=L2=µm2=10-12m2;
体积:V=L3=µm3=10-18m3;
密度:ρ=m/L3=g/µm3=10-21kg/m3=10-12g/cm3;
力:f=m·L/t2=g·µm/mS2=10–3kg·m/S2=mN(牛);
力矩、能量、热量、焓等:e=m·L2/t2=g·µm2/mS2=10–9kg·m2/S2=10–9J(焦耳);
压力、应力、弹性模量等:p=m/(t2·L)=g/(mS2·µm)=109kg/(S2·m)=109Pa(帕)=GPa;
热流量、功率:ψ=m·L2/t3=g·µm2/mS3=10–6kg·m2/S3=10–6w(瓦);
导热率:k=m·L/(t3·T)=g·µm/(mS3·K)=kg·m/(S3·K);
比热:c=L2/(t2·T)=µm2/(mS2·K)=10–6m2/(S2·K);
热交换系数:Cv=m/(t3·T)=g/(mS3·K)=103kg/(S3·K);
粘性系数:Kv=m/(t·L)=g/(mS·µm)=106kg/(S·mm);
熵:S=m·L2/(t2·T)=g·µm2/(mS2·K)=10-9kg·m2/(S2·K);
质量熵、比熵:s=L2/(t2·T)=µm2/(mS2·K)=10-6m2/(S2·K);
由此可见,掌握了单位之间变换的方法,就可以根据自己的需要来选择合适的单位制。
更多的例子见表 1。表 2给出了几种单位制与 kg-m-S单位制之间的换算因子。
表 1 不同单位制的物理量单位
序号 参数名 单位量纲
Kg-m-s单 位
制
Kg-mm-s单 位
制
T-mm-s-Mpa单 位
制
g-mm-s单 位 制
1 长度 L L m Mm(10 -3 m) Mm(10 -3 m) Mm(10 -3 m)
2 质量 M M Kg Kg T(10 3 Kg) g(10 -3 Kg)
3 时间 t t s s s s
4 温度 T T K K K K
5 面积 A L 2 m 2
mm 2(10 -6 m
2)
mm 2(10 -6 m 2) mm 2(10 -6 m 2)
6 体积 V L 3 m 3
mm 3(10 -9 m
3)
mm 3(10 -9 m 3) mm 3(10 -9 m 3)
7 力 F M · L / t 2
N (牛) =Kg · m
/ s 2
Kg · mm / s
2(10 -3 N)
T · mm / s 2(N)
g · mm / s 2(10 -6
N)
8 密度 r M / L 3
Kg / m 3(10 -3
g / cm 3)
Kg / mm 3(10 6
g / cm 3)
T / mm 3(10 9 g / cm
3)
g / mm 3(10 3 g /
cm 3)
9
能量、焓、
热量
M · L 2 / t 2
J (焦耳) =
N · m= Kg · m
2 / S 2
Kg · mm 2 / S
2(10 -6 J)
T · mm 2 / S 2(10 -3
J)
g · mm 2 / S 2(10
-9 J)
10
功率、热流
量
m · L 2 / t 3
w (瓦) = J / S=
kg · m 2 / S 3
kg · mm 2 / S
3(10 –6 w)
T · mm 2 / S 3(10 –3
w)
g · mm 2 / S 3(10
–9 w)
11
压力、应
力、模量
M / (t 2 · L)
Pa = N / m 2=
Kg / (s 2 · m)
Kg / (s
2 · mm)(kPa)
T / (s 2 · mm) (MPa) g / (s 2 · mm) (Pa)
12 导热率 k
M · L / (t
3 · K)
J / (m · s · K)
=(Kg · m / (s
3 · K))
Kg · mm / (s
3 · K)(10 -3
Kg · m / (s
3 · K))
T · mm / (s
3 · K)(Kg · m / (s
3 · K))
g · mm / (s
3 · K)(10 -6 Kg · m
/ (s 3 · K))
13 比热 c L 2 / (t 2 · K)
J / (Kg · K)
=(m 2 / (s
2 · K))
mm 2 / (s
2 · K )(10 -6 m
2 / (s 2 · K ) )
mm 2 / (s 2 · K )(10
-6 m 2 / (s 2 · K ) )
mm 2 / (s
2 · K )(10 -6 m 2 /
(s 2 · K ) )
14 体热源 h M / (t 2 · L) J / m 3 =(Kg / Kg / (s T / (s 2 · mm)(10 6 g / (s 2 · mm)(1.0
(s 2 · m)) 2 · mm)(10 3
Kg / (s 2 · m) )
Kg / (s 2 · m) ) Kg / (s 2 · m) )
15
换热系数
Cv
M / (t 3 · K)
J / (m 2 · s · K)
=(Kg / (s
3 · K))
Kg / (s
3 · K)(Kg / (s
3 · K))
T / (s 3 · K)(10 3 Kg /
(s 3 · K))
g / (s 3 · K)(10 -3
Kg / (s 3 · K))
16
粘性系数
Kv
M / (L · t) Kg / (m · s)
Kg/(mm · s)(10
3 Kg /(m · s) )
T / (mm · s)(10 6 g /
(m · s) )
g / (mm · s)(1.0 g /
(m · s) )
17 熵 S
M · L 2 / (t
2 · K)
J / K = (Kg · m
2 / S 2 · K)
Kg · mm 2 / S
2 · K(10 -6
Kg · m 2/ S
2 · K)
T · mm 2 / S 2 · K(10
-3 Kg · m 2/ S 2 · K)
g · mm 2/S
2 · K(10 -9 Kg · m
2/ S 2 · K)
18
比熵 s质量
熵
L 2 / (t 2 · K)
J / (Kg · K )=
(m 2 / S 2 · K)
mm 2 / S
2 · K(10 -6 m 2
/ S 2 · K)
mm 2 / S 2 · K(10 -6
m 2 / S 2 · K)
mm 2 / S 2 · K(10
-6 m 2 / S 2 · K)
表 2 不同单位制的物理量与 Kg-m-s单位制的换算因子[注]
序号 参数名
公制单位
(Kg-m-s单位)
其它单位转换
到 Kg-m-s 单
位制
kg-m-s单位转换
到 Kg-mm-s单位
制
kg-m-s单位转换到
T-mm-s-Mpa单位
制
kg-m-s单位转换到
g-mm-s单位制
1 长度 Lm
Kg-mm-s数
值· 10 -3
Kg-m-s数值· 10
3
Kg-m-s数值· 10 3 Kg-m-s数值· 10 3
2 质量 MKg
g-cm-s数
值· 10 3
Kg-m-s数值· 1.0 Kg-m-s数值· 10 -3 Kg-m-s数值· 10 3
3 时间 ts
Kg-mm-s数
值· 1.0
Kg-m-s数值· 1.0 Kg-m-s数值· 1.0 Kg-m-s数值· 1.0
4 温度 TK
Kg-mm-s数
值· 1.0
Kg-m-s数值· 1.0 Kg-m-s数值· 1.0 Kg-m-s数值· 1.0
5 面积 L 2m 2
Kg-mm-s数
值· 10 -6
Kg-m-s数值· 10
6
Kg-m-s数值· 10 6 Kg-m-s数值· 10 6
6 体积 L 3m 3
Kg-mm-s数
值· 10 -9
Kg-m-s数值· 10
9
Kg-m-s数值· 10 9 Kg-m-s数值· 10 9
7 力
M · L / t
2N=Kg · m / s
2
Kg-mm-s数
值· 10 -3
Kg-m-s数值· 10
3
Kg-m-s数值· 1.0 Kg-m-s数值· 10 6
8 密度
M / L 3Kg / m
3
g-cm-s数
值· 10 3
g-cm-s数值· 10
-6
g-cm-s数值· 10 -9 g-cm-s数值· 10 -3
9
能量、焓
热流
M · L 2 / t
2J=Kg · m 2 /
s 2
Kg-mm-s数
值· 10 -6
Kg-m-s数值· 10
6
Kg-m-s数值· 10 3 Kg-m-s数值· 10 9
10
功率、热
流量
m · L 2 / t 3w
= kg · m 2 /S
3
Kg-mm-s数
值· 10 -6
Kg-m-s数值· 10
6
Kg-m-s数值· 10 3 Kg-m-s数值· 10 9
11
压力、应
力、模量
M / (t 2 · L)
Pa=Kg/(s
Kg-mm-s数
值· 10 6
Kg-m-s数
值 · 10 -3
Kg-m-s数值· 10 -6 Kg-m-s数值· 1.0
2 · m)
12 导热率
M · L / (t
3 · K) Kg · m/
(s 3 · K)
Kg-m-s数
值· 10 -3
Kg-m-s数值· 10
3
Kg-m-s数值 1.0 Kg-m-s数值· 10 6
13 比热
L 2 / (t 2 · K)
m 2 / (s 2 · K)
Kg-mm-s数
值· 10 -6
Kg-m-s数值· 10
6
Kg-m-s数值· 10 6 Kg-m-s数值· 10 6
14 体热源
M / (t 2 · L)Kg
/ (s 2 · m)
Kg-mm-s数
值· 10 3
Kg-m-s数值· 10
-3
Kg-m-s数值· 10 -6 Kg-m-s数值· 1.0
15
换热系
数
M / (t 3 · K)Kg
/ (s 2 · K)
Kg-mm-s数
值· 1.0
Kg-m-s数值· 1.0 Kg-m-s数值· 10 -3 Kg-m-s数值· 10 3
16
粘性系
数
M / (L · t)Kg /
(m · s)
Kg-mm-s数
值· 10 3
Kg-m-s数值· 10
-3
Kg-m-s数值· 10 -6 Kg-m-s数值· 1.0
17 熵
M · L 2 / (K · t
2)Kg·m2 /
(K · s 2)
Kg-mm-s数
值· 10 -6
Kg-m-s数值· 10
6
Kg-m-s数值· 10 3 Kg-m-s数值· 10 9
18
比熵、质
量熵
L 2 / (t
2 · T)m2 /
(s2 · K)
Kg-mm-s数
值· 10 -6
Kg-m-s数值· 10
6
Kg-m-s数值· 10 6 Kg-m-s数值· 10 6
注:后三列中给出的是将kg-m-S 单位制中的数值转换到其它单位制时 (在准备输入数据时)
所乘的因子;如果需要将其它单位制中的数值转换到 kg-m-S 单位制 (在分析计算结果时),
则应该除以该因子。